[发明专利]电致动磁轴承

权利要求书

1.一种用于平衡转子的磁轴承，所述磁轴承包括：

支撑结构；

安装在支撑结构上的多个电致动器，所述多个电致动器中的每一个包括间隔开的第一电极和第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的电活性材料，其中所述多个电致动器中的每一个的电活性材料被配置为响应于第一电极与第一电极之间的电压差而发生形变；以及

多个铁磁材料层，每个铁磁材料层固定到相应电致动器的第一电极的表面，每个铁磁材料层被配置为在电活性材料响应于电压差而发生形变时相对于转子移动，其中移动铁磁材料层导致对磁轴承中的磁场进行调整。

2.根据权利要求1所述的磁轴承，其中每个电致动器能够被单独寻址。

3.根据权利要求2所述的磁轴承，其中针对每个电致动器，每个电致动器各自的第一电极和第二电极之间的电压差是不同的。

4.根据权利要求1所述的磁轴承，其中第一电极包括金薄层、导电有机聚合物、碳纳米管复合材料或其组合之一。

5.根据权利要求1所述的磁轴承，其中电活性材料包括压电陶瓷、压电聚合物、和/或介电弹性体中至少之一。

6.根据权利要求1所述的磁轴承，其中铁磁材料层包括厚度小于约10微米的铁磁材料薄膜。

7.根据权利要求1所述的磁轴承，其中铁磁材料层以柔性粘合剂固定于顶电极。

8.一种用于影响磁轴承中的磁场的系统，所述系统包括：

磁轴承，所述磁轴承包括多个电致动器，所述多个电致动器中的每一个包括间隔开的第一电极和第二电极以及位于二者之间的电活性材料，相应的铁磁材料层固定到每个第一电极的表面，每个电致动器的电活性材料被配置为响应于在各自相应的第一电极和第二电极间提供的第一电压差而发生形变，从而使各自相应的铁磁材料层移动到第一位置，并影响磁轴承中的磁场；

与磁轴承耦合的测量电路，被配置为测量所述多个电致动器中的每一个的电容；

与磁轴承耦合的微控制器，被配置为接收所述多个电致动器中的每一个的测量电容，并产生调整后的激励信号；以及

与磁轴承和微控制器耦合的电源，被配置为接收调整后的激励信号，并响应于接收调整后的激励信号，在各自相应的第一电极和第二电极间提供第二电压差，从而使各自相应的铁磁材料层移动到第二位置，并影响磁轴承中的磁场。

9.根据权利要求8所述的系统，其中每个电致动器的电活性材料被配置为响应于第一电极和第二电极间的第二电压差而发生形变，从而使相应的铁磁材料层相对于转子移动，因而调整磁轴承中磁场的形状或强度。

10.根据权利要求9所述的系统，其中每个电活性材料能够被单独寻址，以及相应第二水平的各自相应的电参数几乎同时被施加于各自相应的第一电极。

11.根据权利要求10所述的系统，其中针对每个电致动器，各自相应的第一电极和第二电极间的第一电压差是不同的。

12.根据权利要求10所述的系统，其中针对每个电致动器，各自相应的第一电极和第二电极之间的第二电压差是不同的。

13.根据权利要求8所述的系统，其中电活性材料包括压电陶瓷、压电聚合物、和/或介电弹性体中至少之一。

14.根据权利要求8所述的系统，其中铁磁材料层包括厚度小于约10微米的铁磁材料薄膜。

15.一种利用磁轴承来平衡转子的方法，所述方法包括：

在多个电致动器中的相应电致动器上施加相应的第一电压，所述相应电致动器具有固定到其表面的铁磁材料层，所述第一电压处于第一水平，响应于第一电压，每个电致动器收缩或膨胀，从而使相应固定的铁磁材料层相对于转子移动，因而影响磁轴承中的磁场；

测量所述多个电致动器中的每一个的电容；

确定各自相应的第一电压的调整后水平，调整后水平是相应电致动器的测量电容的函数；以及

在所述多个电致动器中的相应电致动器施加相应的第二电压，所述第二电压处于调整后水平，响应于第二电压，每个电致动器收缩或膨胀，从而使相应固定的铁磁材料层相对于转子移动，以改变磁轴承中磁场的形状和/或强度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中每个电致动器能够被单独寻址。